Температура тела тираннозавра была на удивление похожа на человеческую

Фото из открытых источников

Ископаемые зубы свидетельствуют о том, что тираннозавр поддерживал температуру тела, схожую с человеческой, что дает новые подсказки о метаболизме и выживании динозавров. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Ящерица греется на солнце. В отличие от неё, птица сжигает топливо в течение всего дня и согревается самостоятельно. Где-то между этими двумя вариантами находился тираннозавр, но никто не имел точных данных о температуре его тела.

Теперь такой экземпляр есть. На основе анализа химического состава зубной эмали ископаемых останков исследователи определили температуру тела тираннозавра примерно в 36°C, что близко к температуре тела человека.

Оказывается, чешуйчатая яйцекладущая рептилия нагревается до температуры, сравнимой с температурой млекопитающих. Однако это число обусловлено наличием трех зубов, и одной лишь температуры тела недостаточно, чтобы определить, как животное вырабатывает тепло.

«Никому раньше не удавалось провести подобные измерения температуры», — сказал соавтор исследования Роберт Игл из Института окружающей среды и устойчивого развития Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Мы обнаружили, что температура тела тираннозавра составляла 36 градусов Цельсия, что примерно соответствует температуре тела человека».

Внутри эмали редкие формы углерода и кислорода образуют связи друг с другом. В холодных условиях таких пар больше, в теплых — меньше. Подсчет этих пар позволяет определить температуру, при которой образовался минерал. В зубе эта температура отражает температуру тела животного.

Геохимики называют этот метод термометрией с использованием сгруппированных изотопов. По словам Игла, кости — неподходящее место для его проведения, поскольку живой организм постоянно растворяет и восстанавливает свои кости. Эмаль состоит из крупных, прочных кристаллов, которые сопротивляются химическим изменениям в течение десятков миллионов лет.

Команда сняла порошок с каждого зуба, растворила его в кислоте для выделения углекислого газа и измерила содержание газа с помощью масс-спектрометра. Аналогичные химические процессы были изучены в зубах динозавров для реконструкции древнего климата.

Десять лет назад им требовалось больше материалов, чем любой музей был готов предоставить, но с тех пор группа из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе сократила эту потребность примерно на 90 процентов.

Три зуба тираннозавра были предоставлены Музеем естественной истории округа Лос-Анджелес. Они были найдены в формации Хелл-Крик к юго-востоку от Экалаки в округе Картер, штат Монтана.

Два из них принадлежали Томасу, молодому животному, которое при жизни весило более 3000 килограммов, что примерно равно весу полноразмерного пикапа. Третий принадлежал другому животному.

Температура зубов Томаса составляла 37,3°C и 35,9°C. Температура единственного зуба другой особи составила 34,7°C. В среднем по всем трём зубам она составила 36,3°C, с погрешностью около 2,5°C. Три зуба от двух животных — это слишком малая выборка, и вопрос в том, насколько точно они совпадают.

«Нас постоянно просят предоставить окаменелости для проведения деструктивного анализа», — сказал Луис Чиаппе из Института динозавров при музее. Он отметил, что пожертвовать небольшими фрагментами двух зубов ради этого — вполне оправданная жертва.

«Температура примерно такая, как я и предполагал — выше, чем у рептилий или медлительных млекопитающих, таких как ленивец, но ниже, чем у птиц», — сказал профессор Игл. «Но это первый раз, когда у нас есть точные данные о численности тираннозавра — или любого другого крупного плотоядного динозавра».

Пять зубов крокодила из округа Маккоун, штат Монтана, были обработаны одним и тем же инструментом, предоставленным во временное пользование Палеонтологическим музеем имени Раймонда М. Альфа. Средняя температура составила 30,9 °C, и разница между двумя группами больше, чем погрешность измерения.

Этот промежуток служит контрольным образцом. Если бы химический состав почвы изменил окаменелости после захоронения, то данные о крокодиле и динозавре сместились бы к одному и тому же результату, но этого не произошло.

Эмаль и дентин одного зуба показали разные изотопные значения, что вполне ожидаемо, учитывая, что прочная эмаль устойчива к изменениям, а более мягкий дентин — нет. В древних окаменелостях сохранилось гораздо больше, чем кто-либо ожидал, в том числе молекулы крови в некоторых экземплярах.

Измерения, проведенные ранее на раковинах пресноводных моллюсков, собранных с тех же горных пород, позволяют определить температуру окружающей среды: в среднем около 25,9°C.

Согласно климатическим моделям позднего мелового периода, при концентрации углекислого газа в три раза превышающей доиндустриальный уровень, температура воздуха в этом регионе в течение теплых месяцев составляла от 24,9°C до 29,5°C. Среднегодовая температура оказалась около 17,8°C.

Динозавр поддерживал температуру своего тела значительно выше, чем в окружающей среде, хотя ученые до сих пор точно не знают, как ему удавалось вырабатывать и сохранять это тепло.

«Судя по зубам, температура воздуха в помещении, где обитал тираннозавр, была выше, чем в окружающей среде», — сказал соавтор исследования профессор Арадхна Трипати из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). «Теплокровный тираннозавр мог обитать практически в любой точке континента, включая высокогорную Арктику. Это совсем другое животное, чем рептилия, греющаяся на солнце».

Группа исследователей приняла свой собственный диапазон температур от 34,7°C до 37,3°C за комфортную зону, а внешние границы определила то, что переносят современные теплокровные животные. Затем они нанесли этот диапазон на карту Северной Америки позднего мелового периода.

Большинство известных мест обитания тираннозавра Рекса находятся в пределах территорий, которые модель оценивает как пригодные для жизни. Эти территории значительно шире, чем ископаемые находки, которые, по геологическим причинам, фрагментарны.

«Используя палеоклиматические модели прошлого, мы смогли реконструировать ареал обитания тираннозавра в Северной Америке 66 миллионов лет назад, который простирался от Мексики до Аляски, исходя из того, где тираннозавр мог выживать при температуре тела 35°C», — отметил соавтор исследования Алессандро Кьяренца из Университетского колледжа Лондона.

Аляска — показательный пример. На Северном склоне Аляски были найдены окаменелости молодых тираннозавров, где температура опускалась ниже нуля на несколько месяцев подряд. Хотя эти окаменелости не доказывают, что сам тираннозавр обитал в этом месте, модель среды обитания предполагает, что он мог выжить в таких условиях.

Предыдущие исследования показали, что многие динозавры, но не обязательно все, могли быть теплокровными. Однако существуют разные степени эндотермии.

Профессор Игл рассказал, что у теплокровных животных разная скорость метаболизма. У ленивцев и муравьедов она относительно низкая, у крупных млекопитающих — выше, а у птиц, как правило, самая высокая.

Температура тела индийских и африканских слонов составляет от 36,0°C до 36,2°C. Страусы и эму сидят выше, при температуре от 37,7°C до 39,7°C, а средняя температура тела мелких летающих птиц составляет 41,6°C.

Эндотермия имеет свою цену. Более высокий уровень метаболизма означает более высокие потребности в пище и, возможно, более активную охоту для ее добычи.

«Тираннозавру с эндотермическим типом метаболизма пришлось бы добывать значительно больше пищи, чтобы поддерживать более высокую скорость метаболизма, но он также был бы способен к более длительной активности для поиска пищи и миграции, а также к жизни в более холодных условиях», — отметил профессор Игл.

Авторы тщательно контролируют количество образцов. Они взяли образцы с небольшого участка каждой коронки, чтобы ограничить повреждения, что оставляет открытой возможность того, что зуб отражал события одного сезона, а не целого года.

Два пятна на двух разных зубах Томаса оказались статистически неразличимыми, что исключает сезонные колебания, но не подтверждает их наличие.

Более существенное предостережение прямо указано в статье. Высокая температура тела тираннозавра не является доказательством быстрого метаболизма. Животное таких размеров может поддерживать высокую, стабильную температуру только за счет массы тела, поскольку тепло медленно покидает крупное тело.

Ученые до сих пор не знают, поддерживал ли тираннозавр высокую температуру тела за счет быстрого метаболизма или просто потому, что его огромные размеры помогали ему сохранять тепло.

Чтобы это выяснить, исследователям потребуется измерить температуру тела более мелких динозавров, используя ту же методику. Для этого понадобится доступ к большему количеству ископаемых зубов.